KR101895591B1 - 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판, 휴대형 전자기기용 화상표시장치, 휴대형 전자기기, 및 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판 제조방법 - Google Patents

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Abstract

모서리 부분의 내충격성이 우수한 것이며, 이온 교환법에 의해 형성된 압축응력층(30U, 30B)이 표면(20U)측과 이면(20B)측에만 마련되고, 끝면(40A)이 볼록형을 이루는 곡면이며, 끝면(40A0의 표면조도(Ra)가 10㎚ 이하인 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판, 휴대형 전자기기용 화상표시장치, 휴대형 전자기기, 및 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 제조방법.

Description

휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판, 휴대형 전자기기용 화상표시장치, 휴대형 전자기기, 및 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판 제조방법{GLASS SUBSTRATE OF COVER GLASS FOR MOBILE ELECTRONICS DEVICE, IMAGE DISPLAY APPARATUS FOR MOBILE ELECTRONICS DEVICE, MOBILE ELECTRONICS DEVICE, MANUFACTURING METHOD OF GLASS SUBSTRATE OF COVER GLASS FOR MOBILE ELECTRONICS DEVICE}
본 발명은 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판, 휴대형 전자기기용 화상표시장치, 휴대형 전자기기, 및 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판 제조방법에 관한 것이다.
휴대전화 등과 같이, 액정패널, 유기 EL패널 등의 화상표시패널을 구비한 휴대형 전자기기에서는 화상표시패널을 보호하기 위해서 커버 유리가 마련된다. 이와 같은 휴대형 전자기기용 커버 유리는 예를 들어 다음과 같이 제작된다. 우선, 판형 유리를 소정 형상으로 절단하여, 소편화된 판형 유리를 제작한다. 그리고 다음에 이 소편화된 판형 유리를 용융염에 침지하여 화학 강화한다. 그 후 화학 강화된 판형 유리의 표면에 필요에 따라서 반사방지막 등의 각종 기능막을 성막한다(일본 특개2007-99557호 공보(단락번호 0042, 0043, 0056, 0057 등)). 즉, 일본 특개2007-99557호 공보에 기재한 기술에서는 절단공정을 거친 후에 화학강화공정을 실시한다. 또한 일본 특개2007-99557호 공보에 기재한 기술과 동일한 순서로 절단공정과 화학강화공정을 실시하는 경우에 절단공정을 에칭에 의해 실시하는 기술도 제안되고 있다(WO2009/078406(특허청구범위 등)).
WO2009/078406에 기재한 기술에서는 판형 유리의 절단은 웨트 에칭(케미컬 에칭)에 의해 행해지고 있는데, 드라이 에칭에 의한 절단도 알려져 있다(일본 특개소63-248730호 공보(특허청구범위, 3쪽 우측 하단 등). 또한 일본 특개소63-248730호 공보에 기재한 기술에서는 판형 유리에 대해서 각종 기능막을 성막한 후에 에칭으로 절단하는 것도 제안되고 있다. 그러나 판형 유리의 절단방법으로서는 통상적으로 에칭보다 스크라이브 절단이 널리 이용되고 있다. 한편 스크라이브 절단을 풍냉강화유리나 화학강화유리에 대해서 행하는 경우, 풍냉강화유리는 분쇄되어버리고, 화학강화유리는 스크라이브선에 따라서 분할할 수 없거나, 또는 스크라이브 절단에 의해 얻어진 유리 기판이 상정 하중보다 작은 하중으로 파괴되는 것이 지적되고 있다(일본 특개2004-83378호 공보(청구항1, 단락번호 0007, 실시예 등)). 그렇기 때문에 일본 특개2004-83378호 공보에 기재한 기술에서는 화학강화유리를 스크라이브선을 따라서 정확하게 절단하기 위해서 압축응력층의 두께를 10㎛~30㎛의 범위내로 하고, 또한 압축응력의 값을 30kgf/㎟~60kgf/㎟의 범위내로 한 화학강화유리를 이용하는 것이 제안되고 있다.
이들 외에 본 발명과 관련된 선행기술로서, 예를 들어 일본 특개2008-247732호 공보(특허청구범위 등)에 나타내는 바와 같이, 대형판 화학강화유리를 레이저 절단이나 스크라이브 할단 등의 물리적 가공에 의해 절단하는 기술이 알려져 있다.
일본 특개2007-99557호 공보(단락번호 0042, 0043, 0056, 0057 등) WO2009/078406(특허청구범위 등) 일본 특개소63-248730호 공보(특허청구범위, 3쪽 우측 하단 등) 일본 특개2004-83378호 공보(청구항1, 단락번호 0007, 실시예 등) 일본 특개2008-247732호 공보(특허청구범위 등)
일본 특개2007-99557호 공보, WO2009/078406 등에 예시되는 바와 같이, 화학 강화되고, 필요에 따라서 기능막이 표면에 형성된 사각형과 판형의 유리제품(유리기판)을 제조하는 경우, 스크라이브 가공이나 에칭처리에 의해 절단한 후에 이온교환처리가 행해지고 있다. 그렇기 때문에, 유리기판은 그 표면측, 이면측 및 끝면측으로부터 이온 교환된 것이 된다. 즉, 유리기판의 모서리 부분에는 3방향측(표면측 또는 이면측, 및 2개의 끝면측)으로부터 이온 교환에 의해 압축응력층이 형성되게 된다. 그렇기 때문에, 유리기판의 모서리 부분에 형성되는 압축응력층의 두께는 모서리 부분 이외에 형성되는 압축응력층의 두께에 비해서 대폭적으로 증대되기 때문에 왜곡 응력이 집중되기 쉽다. 그렇기 때문에 모서리 부분의 내충격성이 떨어진다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 모서리 부분의 내충격성이 우수한 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판, 이것을 이용한 휴대형 전자기기용 화상표시장치 및 휴대형 전자기기, 및 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제는 이하의 본 발명에 의해 달성된다. 즉,
제1의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판은, 표면과 이면과 끝면을 갖고, 상기 끝면의 적어도 일부 영역이 에칭처리에 의해 형성된 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판이며, 상기 표면 및 상기 이면 각각에는 상기 표면 및 상기 이면에서의 면방향의 중심부와 상기 표면 및 상기 이면에서의 면방향의 단부에서 층의 두께가 서로 동일해지도록 이온교환법에 의한 압축응력층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
제1의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 일 실시양태는 끝면의 유리 기판의 두께방향 중심측의 영역이, 연마처리에 의해 형성된 평탄면을 이루는 영역인 것이 바람직하다.
제1의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 다른 실시양태는 상기 끝면이, 상기 연마처리에 의해 형성된 평탄면을 이루는 영역과, 표면조도(Ra)가 10㎚ 이하인 곡면을 이루는 영역으로 이루어지는 것이 바람직하다.
제1의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 다른 실시양태는 상기 끝면이 경면인 것이 바람직하다.
제1의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 다른 실시양태는 표면 및 이면으로부터 선택되는 적어도 한쪽의 면에 1층 이상의 가식층이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
제1의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 다른 실시양태는 디스플레이 패널 보호용 커버 유리, 및 터치 패널로부터 선택되는 적어도 한쪽의 양태로 이용되는 것이 바람직하다.
제2의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판은 이온 교환법에 의해 형성된 압축응력층이 표면측과 이면측에만 마련되고, 끝면이 볼록형을 이루는 곡면이며, 끝면의 표면조도(Ra)가 10㎚ 이하인 것을 특징으로 한다.
제3의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판은 이온 교환법에 의해 형성된 압축응력층이 표면측과 이면측에만 마련되고, 끝면의 적어도 일부의 영역이, 연마처리에 의해 형성된 평탄면을 이루는 영역인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 휴대형 전자기기용 화상표시장치는 사각형의 화상표시영역을 갖는 화상표시패널과, 이 화상표시패널의 화상표시면측에 마련되고, 또한 화상표시영역의 평면방향의 윤곽형상에 대략 일치하는 평면형상을 갖는, 제1, 제2 또는 제3 중 어느 하나의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판으로 구성되는 휴대형 전자기기용 커버 유리를 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 휴대형 전자기기는 화상표시패널과, 이 화상표시패널의 화상표시면측에 마련된, 제1, 제2 또는 제3 중 어느 하나의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판으로 구성되는 휴대형 전자기기용 커버 유리를 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 휴대형 전자기기의 일 실시양태는 휴대전화인 것이 바람직하다.
제1의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 제조방법은, 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 판형 유리를, 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 용융염과 접촉시켜서 이온교환 처리하는 이온교환처리공정과, 이온교환처리가 끝난 판형 유리의 적어도 한쪽 면 상에 내에칭막을 형성하는 내에칭막 형성공정과, 적어도 내에칭막을 패터닝하는 패터닝공정과, 이온교환처리가 끝난 상기 판형 유리의, 패터닝된 내에칭막이 마련된 면을 에칭용액에 접촉시켜서 에칭함으로써, 이온교환처리가 끝난 판형 유리를 소편으로 절단하는 절단공정을 적어도 거쳐서 유리기판을 제조하는 것을 특징으로 한다.
제2의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 제조방법은, 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 판형 유리이며, 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 용융염과 접촉함으로 인한 이온교환처리공정을 거친 상기 판형 유리의 표면 및 이면 중 적어도 한쪽 면 상에 내에칭막을 형성하는 내에칭막 형성공정과, 적어도 상기 내에칭막을 패터닝하는 패터닝공정과, 이온교환처리가 끝난 상기 판형 유리의, 패터닝된 상기 내에칭막이 마련된 면을 에칭용액에 접촉시켜서 에칭함으로써, 이온교환처리가 끝난 상기 판형 유리를 소편으로 절단하는 절단공정을 적어도 거쳐서 유리기판을 제조하는 것을 특징으로 한다.
제1 및 제2의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 제조방법의 일 실시양태는 이온교환처리공정을 거친 후, 또한 내에칭막 형성공정의 실시 전에 이온 교환된 판형 유리의 적어도 한쪽의 표면에 1층 이상의 가식층을 형성하는 가식층 형성공정이 실시되는 것이 바람직하다.
제1 및 제2의 본 발명의 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 제조방법의 다른 실시양태는 절단공정을 거쳐서 형성된 절단면의 적어도 일부를 연마하는 끝면 연마공정을 더 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 모서리 부분의 내충격성이 우수한 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판, 이것을 이용한 휴대형 전자기기용 화상표시장치 및 휴대형 전자기기, 및 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태의 유리기판의 일례를 도시하는 모식단면도이다.
도 2는 제1 비교예이며, 소정형상으로 절단 가공된 판형 유리의 전면을 이온교환 처리하여 제작된 유리기판의 일례를 도시하는 모식단면도이다.
도 3은 제2 비교예이며, 소정형상으로 절단 가공된 판형 유리의 전면을 이온교환 처리하여 제작된 유리기판의 다른 예를 도시하는 모식단면도이다.
도 4는 본 실시형태의 유리기판의 다른 제1 예를 도시하는 모식단면도이다.
도 5는 본 실시형태의 유리기판의 다른 제2 예를 도시하는 모식단면도이다.
도 6은 본 실시형태의 유리기판을 이용한 터치 패널의 일례를 도시하는 모식단면도이다.
도 7은 본 실시형태의 화상표시장치의 일례를 도시하는 모식단면도이다.
도 8은 본 실시형태의 휴대형 전자기기의 일례를 도시하는 측면도이다.
도 9는 본 실시형태의 유리기판 제조방법의 일례를 설명하는 모식단면도이며, 도 9(A)는 절단공정 실시 전의 상태를 도시하는 도면이고, 도 9(B)는 절단공정 실시 중의 상태를 도시하는 도면이다.
이하의 설명에서는, 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판을 적절하게 단순히 "유리기판"이라고 약칭하고, 휴대형 전자기기용 화상표시장치를 적절하게 단순히 "화상표시장치"라고 약칭하고, 휴대형 전자기기용 커버 유리의 유리기판의 제조방법을 적절하게 단순히 "유리기판의 제조방법"이라고 약칭한다.
(유리기판, 화상표시장치 및 휴대형 전자기기)
본 실시형태의 유리기판은 이온 교환법에 의해 형성된 압축응력층이 표면측과 이면측에만 마련되고, 끝면이 볼록형을 이루는 곡면이며, 끝면의 표면조도(Ra)가 예를 들어 10㎚ 이하이다.
도 1은 본 실시형태의 유리기판의 일례를 도시하는 모식단면도이며, 구체적으로는 끝면 근방의 단면을 도시한 것이다. 도 1에 도시하는 유리기판(10A)(다른 예와 합쳐서 총칭할 때에는 부호 "10"으로 나타낸다)은 표면(20U)측 및 이면(20B)측에 일정 두께를 갖는 이온교환법에 의해 형성된 압축응력층(30U, 30B)이 마련되어 있다. 이들 압축응력층(30U, 30B)은 표면(20U)측 및 이면(20B)측을 용융염에 접촉시켜서 이온교환처리를 행함으로써 형성되는 것이다.
한편, 끝면(40A)(40)은 볼록형을 이루는 곡면으로 이루어지고, 그 표면조도(Ra)는 예를 들어 10㎚ 이하이다. 여기서, "끝면이 볼록형을 이루는 곡면"인 것은 보다 구체적으로 끝면이 유리기판의 평면방향의 가장 외측에 위치하는 꼭대기부와, 이 꼭대기부로부터 표면측 및 이면측에서 선택되는 적어도 한쪽의 주표면측으로 연장되도록 형성되는 경사면을 가지며, 또한 이 경사면이 유리기판의 내측으로 들어가는 곡면(오목형 곡면)으로 구성되는 것을 의미한다. 또한 이 곡면은 유리기판(10A)의 제작 시에 표면측 및/또는 이면측으로부터 웨트 에칭을 이용한 등방적 에칭에 의해 형성된 에칭면이면 그 곡률은 특별히 한정되지 않는다.
여기서, 도 1에 도시하는 예에서는, 끝면(40A)은 유리기판(10A)의 두께방향의 중앙부 근방이 유리기판(10A)의 평면방향의 가장 외측에 위치하도록 돌출된 꼭대기부(42)를 형성하고 있다. 그리고 그 꼭대기부(42)로부터 표면(20U)측 및 이면(20B)측을 향해서 완만하게 만곡된 경사면(44U, 44B)이 형성되어 있다. 이 경사면(44U, 44B)은 유리기판(10A)의 내측으로 오목형을 이루는 오목면이다. 즉, 경사면(44U)은 도 1에 도시하는 꼭대기부(42)와 표면(20U)의 끝부분을 연결하는 직선(도면에서 일점쇄선으로 도시되는 직선 L1)에 대해서 오목형을 이루도록 형성되고, 경사면(44B)은 도 1에 도시하는 꼭대기부(42)와 이면(20B)의 끝부분을 연결하는 직선(도면에서 일점쇄선으로 도시되는 직선 L2)에 대해서 오목형을 이루도록 형성되어 있다. 이와 같은 곡면형상을 갖는 끝면(40A)은 표면(20U)측 및 이면(20B)측에 압축응력층(30U, 30B)을 형성한 후에, 표면(20U)측 및 이면(20B)측으로부터 등방적 에칭인 웨트 에칭을 행함으로서 형성된다. 즉, 끝면(40A)은 그 전면이 웨트 에칭에 의해 형성된 면이다. 또한 끝면(40A)의 형상은 웨트 에칭에 의해 형성된 곡면을 갖고, 표면조도(Ra)가 10㎚ 이하이면 그 형상은 도 1에 도시하는 예에 한정되지 않는다. 예를 들어 웨트 에칭이 표면(20U)측으로부터만 실시된 경우, 끝면(40A)은 경사면(44U)과 이면(20B)측에 위치하는 꼭대기부(42)로 구성된다.
또한 끝면(40A)에는 표면(20U)측, 이면(20B)측에 압축응력층(30U, 30B)이 존재하는 것 외에는, 이온교환처리에 의해 형성된 압축응력층이 존재하지 않는다. 그렇기 때문에 표면(20U)과 끝면(40A)과의 경계부분인 모서리 부분(50U), 및 이면(20B)과 끝면(40A)과의 경계부분인 모서리 부분(50B)에서의 압축응력층(30U, 30B)의 두께(즉 표면(20U)에서의 면방향의 끝부분의 두께)는 유리기판(10A)의 중앙부 근방에서의 압축응력층(30U, 30B)의 두께와 실질적으로 동일하다. 그렇기 때문에, 모서리 부분(50U) 및 모서리 부분(50B)에 왜곡 응력이 집중되는 일이 없다. 또한 도 1에 도시하는 모서리 부분(50U, 50B)은 주표면(20)(20U, 20B)과 끝면(40A)과의 경계부분, 즉 2면 사이의 경계부분이다. 그러나 압축응력층(30U, 30B)의 두께는, 주표면(20)과, 끝면(40A)과, 끝면(40A)과 교차하는 다른 끝면(도면에는 도시하지 않음)과의 경계부분, 즉 3면 사이의 경계부분으로서 형성되는 모서리 부분에서도 유리기판(10A)의 중앙부 근방에서의 압축응력층(30U, 30B)의 두께와 실질적으로 동일하다. 그렇기 때문에, 2면 사이의 경계부분으로서 형성되는 모서리 부분(이하 "2면 모서리 부분"이라고 칭하는 경우가 있다)과 동일하게, 3면 사이의 경계부분으로서 형성되는 모서리 부분(이하, "3면 모서리 부분"이라고 칭하는 경우가 있다)에서도 왜곡 응력이 집중되는 일이 없다. 따라서, 어느 모서리 부분에서도 왜곡 응력의 집중으로 기인하는 내충격성의 열화가 발생하지 않는다. 또한 3면 모서리부란 육방체로 말하면 8개의 꼭지각 부분에 해당한다.
한편, 도 1에 도시하는 유리기판(10A)과 동일한 단면형상을 갖는 판형 유리(이온교환처리 전의 유리), 또는 스크라이브 절단에 의해 소편화된 판형 유리(이온교환처리 전의 유리)에 대해서 이온교환처리를 행함으로써, 도 1에 도시하는 유리기판(10A)과 유사한 구조를 갖는 유리기판을 얻을 수도 있다. 도 2 및 도 3은 소정 형상으로 절단 가공된 판형 유리의 전면을 이온교환 처리하여 제작된 유리기판의 일례이며, 제1 및 제2 비교예를 도시하는 모식단면도이다. 여기서, 도 2에 도시하는 유리기판은 도 1에 도시하는 유리기판(10A)과 동일한 웨트 에칭에 의해 절단된 판형 유리를 이용하여 제작된 것이며, 도 3에 도시하는 유리기판은 스크라이브 절단에 의해 얻어진 판형 유리를 이용하여 제작된 것이다. 여기서, 도 2 및 도 3에서 도 1에 도시하는 것과 동일한 형상을 갖는 것에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
도 2에 도시하는 유리기판(200)에서는 주표면(20)(표면(20U), 이면(20B))측으로부터 끝면(40A)측으로 연속되는 압축응력층(32)이 형성되어 있으며, 도 3에 도시하는 유리기판(210)에서는 주표면(20)(표면(20U), 이면(20B))측으로부터 끝면(46)측으로 연속되는 압축응력층(34)이 형성되어 있다. 또한 도 3에 도시하는 끝면(46)은 스크라이브 절단에 의해 형성된 평탄면이다. 그리고 유리기판(200)을 제작하는 경우, 모서리 부분(50U, 50B) 근방부분에서의 이온교환은 주표면(20) 및 끝면(40A)의 2면을 통해서 행해지게 된다. 이 점은, 유리기판(210)을 제작하는 경우에 표면(20U)과 끝면(46)과의 경계부분인 모서리 부분(52U), 이면(20B)과 끝면(46)과의 경계부분인 모서리 부분(52B)의 각 근방부분에서의 이온교환에서도 마찬가지이다. 그렇기 때문에, 모서리 부분(50U, 50B)의 각 근방부분의 압축응력층(32)의 두께, 및 모서리 부분(52U, 52B)의 각 근방부분의 압축응력층(34)의 두께는 그 외의 부분과 비교하여 두꺼워지고, 왜곡 응력이 집중되기 쉬워진다. 그리고, 이와 같은 압축응력층의 두께의 증대와 왜곡 응력의 집중은 3면으로부터 이온 교환되는 3면 모서리 부분에서 보다 현저해진다. 즉, 모서리 부분, 특히 3면 모서리 부분에서의 내충격성이라는 점에서는, 도 2, 도 3에 도시하는 유리기판(200, 210)보다 도 1에 도시하는 본 실시형태의 유리기판(10A) 쪽이 상당히 우수하다.
한편, 유리의 표면에 미소한 크랙(마이크로 크랙)이 존재하는 경우, 이 마이크로 크랙을 기점으로 하여 응력의 집중이 발생하기 쉽고, 이와 같은 응력집중에 의해 유리가 파괴되기 쉬워진다. 여기서 웨트 에칭에 의해 형성된 절단면은 화학반응을 이용한 웨트 에칭에 의해 상술한 바와 같은 마이크로 크랙이 제거되기 때문에, 마이크로 크랙을 기점으로 하는 응력집중도 발생하기 어렵다. 그러나, 스크라이브 절단 등의 기계가공에 의해 형성된 절단면은 물리적인 외력을 가함으로써 형성된다. 그렇기 때문에, 절단면에 마이크로 크랙이 발생하는 것은 피하기 어렵다. 이상에 설명한 사정을 고려하면, 도 3에 도시하는 유리기판(210)과 비교하여, 도 1에 도시하는 본 실시형태의 유리기판(10A) 쪽이 끝면에서의 내충격성이 보다 우수한 것으로 생각된다.
여기서, 유리기판(200)의 끝면(40A)은 기계적 강도 및 외관의 관점으로부터 경면인 것이 바람직하다. 이 경면은 무수한 미세 요철을 갖는 표면에 대해서 거울과 같이 물체가 비춰질 정도로 잘 마무리된 면이다. 예를 들어 어떤 면 상에서 서로 직교하는 2방향에서의 표면조도(산술평균조도(Ra))가 0.1㎛ 이하인 경우에 그 면이 경면인 것으로 정의해도 된다.
또한 끝면(40A)의 표면조도(Ra)(산술평균조도)는 10㎚ 이하이면 되나, 5㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또한 표면조도(Ra)의 하한은 특별히 한정되는 것이 아니나, 실용상 0.1㎚ 이상이다. 10㎚ 이하의 표면조도(Ra)는 끝면(40A)을 형성할 때의 웨트 에칭에 의해 용이하게 실현할 수 있다. 또한 표면조도(Ra)는 AFM(원자간력 현미경)에 의해 측정할 수 있다.
또한 압축응력층(30U, 30B)의 두께는 유리기판의 용도에 따라서 적절히 선택되는데, 주표면(20)의 내상성이나 유리기판(10A)의 내충격성을 확보하는 관점으로부터는 10㎛ 이상인 것이 바람직하고, 30㎛ 이상인 것이 보다 바람직하며, 40㎛ 이상인 것이 더 바람직하다. 한편 압축응력층(30U, 30B)의 두께의 상한은 특별히 한정되는 것이 아니나, 이온교환처리에 필요한 시간의 증대나 웨트 에칭에 의한 절단 시의 표면(20U)측 및 이면(20B)측의 응력 균형의 악화로 인한 유리기판(10A) 제조 중의 자발적 분쇄(자폭)를 방지하는 등의 실용상의 관점으로부터 100㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 70㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한 압축응력층(30U)의 두께와 압축응력층(30B)의 두께는 달라도 된다. 그러나, 이 경우 유리기판(10A)의 표리면에서의 응력 균형이 무너져서, 유리기판(10A)이 쉽게 휘어진다. 그렇기 때문에, 통상적으로는 압축응력층(30U)의 두께와 압축응력층(30B)의 두께는 대략 동일한 것이 바람직하다.
유리기판(10A)의 판 두께는 특별히 한정되지 않으나, 유리기판(10A)을 이용하는 각종 기기의 중량 증대의 억제나 기기의 박형화의 관점으로부터 통상적으로는 1㎜ 이하인 것이 바람직하고, 0.7㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한 판 두께의 하한값은 유리기판(10A)의 기계적 강도를 확보하는 관점으로부터 0.2㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한 본 실시형태의 유리기판(10)은 도 1에 도시하는 바와 같이 유리기판(10A)의 본체로만 구성되어 있어도 되나, 유리기판(10)의 이용용도에 따라서 표면(20U) 및 이면(20B)으로부터 선택되는 적어도 한쪽 면에 1층 이상의 가식층을 마련한 유리기판(막이 붙은 유리기판)으로 해도 된다. 도 4는 본 실시형태의 유리기판의 다른 제1 예를 도시하는 모식단면도이며, 구체적으로는 도 1에 도시하는 유리기판(10A)의 표면(20U)측에 가식층이 마련된 구성을 도시한 것이다. 도 4에 도시하는 유리기판(10B)은 유리기판(10A)의 본체의 표면(20U)에 1층의 가식층(60)이 마련되어 있다. 가식층(60)으로서는 (1) AR 코트(안티 리플렉션 코트), 안티 글레어 코트, 하프미러 코트, 편광막 등의 광학적 기능을 갖는 층, (2) ITO(Indium Tin Oxide)막으로 대표되는 투명전극막 등의 전기적 기능을 갖는 층, (3) 인쇄층 등의 심미성을 향상시키는 기능을 갖는 층 등을 일례로서 들 수 있다. 또한 복수의 가식층(60)을 적층, 패터닝 가공함으로써 터치 패널 등의 각종 디바이스를 유리기판(10A)의 본체 상에 형성할 수도 있다.
또한 본 실시형태의 유리기판(10)은 도 1에 예시한 바와 같은 볼록형을 이루는 곡면으로 이루어지는 끝면(40A)을 갖는 유리기판(10A)의 끝면(40A)의 적어도 일부 영역이, 연마처리에 의해 평탄면을 이루는 영역으로 연마 가공된 것이어도 된다. 이 경우, 연마 처리된 후의 끝면은, 전면이 연마처리에 의해 형성된 평탄면을 이루는 것이어도 되고, 연마처리에 의해 형성된 평탄면을 이루는 영역과, 표면조도(Ra)가 10㎚ 이하의 곡면을 이루는 영역으로 구성되는 것이어도 된다. 또한 연마처리에 의해 형성된 평탄면을 이루는 영역은 적어도 꼭대기부(42) 및 그 근방을 연마에 의해 제거하는 형태로 형성되고, 또한 연마처리에 의해 형성된 평탄면은 표면(20U) 및 이면(20B)에 대해서 대략 직교하는 면인 것이 바람직하다. 이 경우, 예를 들어 끝면(40A)의 유리기판(10A)의 두께방향 중심측의 영역이, 연마처리에 의해 형성된 평탄면을 이루는 영역이 된다. 이에 의해, 연마처리 후의 끝면에는 꼭대기부(42)로 기인하는 현저한 돌출부가 존재하지 않게 되므로, 도 1에 도시하는 유리기판(10A)에 대해서 끝면부분의 평탄성이나 가로세로의 치수 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
여기서 연마처리로서는 브러쉬 연마 등의 공지된 기계적 연마처리를 채용할 수 있다. 그 외에 연마처리로서는 에칭처리 등의 공지된 화학적 연마처리를 채용해도 된다.
도 5는 본 실시형태의 유리기판의 다른 제2 예를 도시하는 모식단면도이며, 구체적으로는 도 1에 도시하는 유리기판(10A)의 꼭대기부(42) 및 그 근방을 연마처리에 의해 제거하여, 끝면의 일부에 평탄면을 형성한 양태를 도시한 것이다. 또한 도 5에서 도 1과 동일한 것에 대해서는 동일한 부호가 부여되어 있다. 도 5에 도시하는 유리기판(10C)에서는 끝면(40B)(40)은 표면(20U)측에 위치하는 경사면(44U1)과, 이면(20B)측에 위치하는 경사면(44B1)과, 경사면(44U1)과 경사면(44B1) 사이에 위치하고, 꼭대기부(42) 및 그 근방을 연마처리에 의해 제거함으로써 형성된 평탄면(연마면)(48)으로 구성된다. 여기서 평탄면(48)은 표면(20U) 및 이면(20B)에 대해서 대략 직교하는 면이다. 또한 이상의 점을 제외하면, 도 5에 도시하는 유리기판(10C)은 도 1에 도시하는 유리기판(10A)과 동일한 구성을 갖는다. 또한 유리기판(10C)의 표면(20U) 및/또는 이면(20B)에는 도 4에 예시한 바와 같이 가식층(60)을 더 마련해도 된다.
본 실시형태의 유리기판(10)의 이용용도는 특별히 한정되는 것이 아니나, 주표면(20)의 내충격성, 내상성이 우수한 것을 고려하면, 표면의 내충격성 및/또는 내상성이 요구되는 용도에 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 용도로서는, 대표적으로는 액정패널, 유기EL패널, 플라즈마 디스플레이 패널 등의 각종 디스플레이 패널 보호용 커버 유리(이하, "커버 유리"라고 약칭하는 경우가 있다)나 터치 패널을 들 수 있다.
도 6은 본 실시형태의 유리기판을 이용한 터치 패널의 일례를 도시하는 모식단면도이다. 또한 도 6에 도시하는 유리기판(10)의 구체적인 끝면 구성에 대한 기재를 생략하고 있다. 도 6에 도시하는 터치패널(100)은 유리기판(10)의 표면(20U)에 제1 투명도전막(102)과, 이 제1 투명도전막(102)에 대해서 스페이서(104)를 통해서 대향 배치된 제2 투명도전막(106)과, 제2 투명도전막(106)의 유리기판(10)이 마련된 측과 반대측에 마련된 수지 필름층(108)으로 구성된다. 이 터치 패널(100)은 수지 필름층(108)의 표면(108A)의 압압에 의해 제1 투명도전막(102)과 제2 투명도전막(106)이 접촉하여 제1 투명도전막(102)과 제2 투명도전막(106) 사이에 전류가 흐르고, 압압의 해제에 의해 제1 투명도전막(102)과 제2 투명도전막(106)의 도통이 차단된다. 그리고 이 때의 전류의 ON/OFF를 입력정보로서 터치 패널(100)에 접속된 제어회로(도면에 도시하지 않음)에 전달하고, 제어회로가 유리기판(10)의 이면(20B)측에 배치된 디스플레이(도면에 도시하지 않음)에 입력정보에 따른 표시정보를 전달함으로써 터치 패널 조작을 실현한다.
도 7은 본 실시형태의 화상표시장치의 일례를 도시하는 모식단면도이다. 또한 도 7은 화상표시장치의 주요부의 구성을 도시한 것이며, 그 외의 구성에 대한 기재를 생략하고 있다. 또한 도 7에 도시하는 본 실시형태의 유리기판(10)의 구체적인 단면구성에 대한 기재를 생략하고 있다. 도 7에 도시하는 화상표시장치(110)는 패널 프레임(112)과, 이 패널 프레임(112)에 보유되는 액정 패널 등의 화상표시패널(114)과, 화상표시패널(114)의 화상표시면(114A)의 대략 전면을 덮도록 화상표시면(114A) 상에 배치된 유리기판(10)을 적어도 구비한 것이다. 또한 도 7에 도시하는 예에서 화상표시면(114A)과 유리기판(10)은 밀착되어 있어도 되고, 양자 사이에 미소한 틈이 마련되어 있어도 되며, 양자 사이에 수지필름 등의 그 외의 층이 배치되어 있어도 된다. 또한 화상표시장치(110)는 단체로 독립적으로 기능하는 것이어도 되고, 휴대전화 등의 휴대형 전자기기의 표시패널부분 등과 같이 다른 전자기기의 일부를 구성하는 것이어도 된다.
또한 유리기판(10)의 끝면(40)은 도 7에 도시한 예에서는 완전히 노출됨과 동시에 패널 프레임(112)의 측면(112S)과 대략 동일한 면을 이루고 있다. 그러나, 유리기판(10)은 화상표시패널(114)과 함께 패널 프레임(112)에 메워 넣어지도록 배치됨으로써, 끝면(40)이 노출되지 않은 상태이어도 된다. 단, 디자인성의 관점으로부터는, 도 7에 예시한 바와 같이, 끝면(40)이 완전히 노출되어 있는 것이 바람직한 경우가 많다. 그렇기 때문에, 디자인성 향상의 관점으로부터는, 끝면(40)은 노출된 상태로 하는 것도 바람직하다. 이 경우, 화상표시장치(110)가 바닥면이나 벽 등에 충돌했을 때에 유리기판(10)의 모서리부(50)가 기계적 충격에 직접 노출되게 된다. 그러나, 본 실시형태의 유리기판(10)은 모서리부(50)의 내충격성이 우수하므로, 도 2 및 도 3에 예시한 유리기판(200, 210)을 이용한 경우와 비교하여 커버 유리의 파손이 발생할 가능성이 작다. 그렇기 때문에, 내충격성이라는 관점에서 본 실시형태의 유리기판(10)은 커버 유리를 구비한 화상표시장치의 외관 디자인의 자유도를 보다 높일 수 있다.
또한 화상표시패널(114)은 통상적으로 화상표시면(114A)측에 사각형의 화상표시영역을 갖는다. 이 경우, 화상표시패널(114)의 화상표시면(114A)측에 마련되는 커버 유리로서, 화상표시영역의 평면방향의 윤곽형상에 대략 일치하는 평면형상을 갖는 본 실시형태의 유리기판(10)을 이용하는 것도 바람직하다. 이 경우, 화면의 4개의 모서리의 화질저하를 초래하지 않기 때문이다. 그 이유는 이하와 같다. 우선, 도 2 및 도 3에 예시한 유리기판(200, 210)에서는 3면 모서리부분 근방의 압축응력층(32, 34)의 두께는 3면 모서리부분 근방을 제외한 압축응력층(32, 34)의 두께보다 상당히 두껍다. 그리고 압축응력층(32, 34)은 3면 모서리부분 근방과 그렇지 않은 부분의 굴절률이 다르다. 그렇기 때문에, 3면 모서리부분 근방과 그렇지 않은 부분에서의 압축응력층(32, 34)의 두께의 차이는, 커버 유리 표면의 3면 모서리부 근방과 그렇지 않은 부분과의 광의 편광이나 산란 상태의 차이를 초래하게 된다. 그렇기 때문에, 화상표시영역의 평면방향의 윤곽형상에 대략 일치하는 평면형상을 갖는 유리기판(200, 210)을 커버 유리로서 이용한 경우, 화면의 4개의 모서리에서의 화상의 외형이 화면의 4개의 모서리 이외의 부분과 다르게 보이게 된다. 그러나, 본 실시형태의 유리기판(10)에서는 3면 모서리부분 근방의 압축응력층의 두께와 3면 모서리부분 근방을 제외한 압축응력층의 두께는 대략 동일하기 때문에 상술한 바와 같은 문제의 발생을 회피할 수 있다. 또한 "화상표시영역의 평면방향의 윤곽형상에 대략 일치하는 평면형상"이란 화상표시영역의 평면방향의 윤곽형상을 구성하는 윤곽선에 대해서 외측 또는 내측으로 ±10㎜의 범위내에서 돌출시킨 크기를 갖는 평면형상을 의미한다.
또한 화상표시영역 전체에 차지하는 4개의 모서리 부분과 점유면적의 비율은 화상표시영역의 면적이 작아질수록 상대적으로 커진다. 이것은 4개의 모서리부분의 화질의 저하가 발생한 경우, 화상표시영역의 크기가 작아질수록 화상을 보는 자에게 있어서 4개의 모서리 부분의 화상 외형의 위화감이 커지는 것을 의미한다. 이 점을 고려하면, 화상표시영역의 크기는 대각선의 길이로 1.5인치 이상인 것이 바람직하고, 2.0인치 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한 화상표시영역의 크기의 하한은 특별히 한정되지 않으나, 실용상 대각선 길이로 5.0인치 이하인 것이 바람직하다.
본 실시형태의 유리기판(10)의 보다 바람직한 이용양태로서는, 화상표시패널과, 화상표시패널의 화상표시면측에 마련된 커버 유리를 적어도 구비한 휴대형 전자기기, 특히 휴대전화의 커버 유리로서 이용되는 것이 바람직하다. 휴대형 전자기기, 특히 휴대전화는 그 이용양태로부터 커버 유리의 모서리면 부분이 기계적 충격에 노출되는 일이 많고, 다양한 디자인성도 요구되는 일이 많다. 그러나, 본 실시형태의 유리기판(10)은 상술한 바와 같이 쌍방의 요구에 용이하게 대응한다.
도 8은 본 실시형태의 휴대형 전자기기의 일례를 도시하는 측면도이고, 구체적으로는 화상표시패널의 화상표시면측에 커버 유리로서 본 실시형태의 유리기판(10)을 구비한 휴대전화를 도시한 도면이다. 도 8에 도시하는 휴대전화(120)는 본체부(122)와, 화상표시패널을 구비한 디스플레이부(124)와, 본체부(122) 및 디스플레이부(124)를 회동 가능하게 접속하는 힌지부(126)와, 디스플레이부의 화상표시면(124A)의 대략 전면을 덮도록 배치된 유리기판(10)을 갖는다.
본 실시형태의 유리기판(10)을 구성하는 유리재료로서는, 이온교환처리가 가능한 알칼리 금속산화물을 포함하는 유리재료이면 어떠한 유리재료도 이용할 수 있으나, (1) 다운 드로우법 등을 이용한 판형 유리의 제작에 이용되는 SiO2와, Al2O3와, Li2O 및 Na2O로부터 선택되는 적어도 1종의 알칼리 금속산화물을 포함하는 알루미노실리케이트 유리, (2) 플로트법 등을 이용한 판형 유리의 제작에 이용되는 소다라임 유리 등 공지된 유리재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또한 다운 드로우법을 이용한 판형 유리로부터 유리기판(10)을 제작한 경우, 플로트법 등과 비교하여 판형 유리표면의 상처가 극히 적고, 판형 유리표면의 평활성도 나노미터 오더의 조도가 된다. 그렇기 때문에, 유리기판(10)의 제작시에 주표면(20)을 형성하기 위한 경면연마가공을 생략할 수 있고, 주표면(20)에 존재하는 마이크로 크랙의 발생도 극히 감소시킬 수 있다.
또한 알루미노실리케이트 유리로서는 판형 유리의 제조성, 기계적 강도, 화학적 내구성 등의 실용상의 관점 등으로부터 62중량%~75중량%의 SiO2와, 5중량%~15중량%의 Al2O3와, 0~8중량%의 Li2O와, 4중량%~16중량%의 Na2O와, 0~6중량%의 K2O와, 0중량%~12중량%의 ZrO2와, 0~6중량%의 MgO를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한 압축응력층은 유리기판(10)을 구성하는 유리재료에 원래 포함되는 알칼리 금속의 일부를 보다 이온 반경이 큰 알칼리 금속으로 치환한 변질층이다. 예를 들어, 유리기판(10)을 구성하는 유리재료에 원래 포함되는 알칼리 금속이 Li이면 Na, K 등으로 치환되고, 유리기판(10)을 구성하는 유리재료에 원래 포함되는 알칼리 금속이 Na이면 K 등으로 치환된다.
(유리기판의 제조방법)
다음에 본 실시형태의 유리기판(10)의 제조방법을 설명한다. 우선 도 1에 예시한 유리기판(10A)은 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 판형 유리를 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 용융염과 접촉시켜서 이온교환 처리하는 이온교환처리공정과, 이온교환처리가 끝난 판형 유리의 적어도 한쪽 면 상에 내에칭막을 형성하는 내에칭막 형성공정과, 적어도 내에칭막을 패터닝하는 패터닝공정과, 이온교환처리가 끝난 판형 유리의, 패터닝된 내에칭막이 마련된 면을 에칭용액에 접촉시켜서 에칭함으로써, 이온교환처리가 끝난 판형 유리를 소편으로 절단하는 절단공정을 적어도 거침으로써 제작할 수 있다. 이하에 각 공정에 대해서 보다 상세히 설명한다.
-이온교환처리공정-
이온교환처리공정에서는 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 판형 유리를 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 용융염과 접촉시켜서 이온교환 처리한다. 이 이온교환처리공정에서는 통상적으로 판형 유리를 용융염 속에 침지함으로써, 판형 유리의 양면을 이온교환 처리한다. 용융염의 조성 및 온도, 및 침지시간은 판형 유리의 유리 조성이나 판형 유리의 표층부분에 형성하는 압축응력층의 두께 등에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 판형 유리의 유리 조성이 상술한 알루미노실리케이트 유리나 소다라임 유리이면, 용융염의 조성 및 온도, 및 침지시간은 일반적으로는 하기에 예시하는 범위로부터 선택하는 것이 바람직하다.
(1) 용융염의 조성 : 질산 칼륨, 또는 질산 칼륨과 질산 나트륨과의 혼염
(2) 용융염의 온도 : 320℃~470℃
(3) 침지시간 : 3분~600분
-내에칭막 형성공정-
내에칭막 형성공정에서는 이온교환처리가 끝난 판형 유리의 적어도 한쪽 면 상에 내에칭막을 형성한다. 이 내에칭막은 통상적으로 이온교환처리가 끝난 판형 유리의 양면에 형성되는데, 절단공정에서 일면만을 에칭용액에 접촉시키는 경우에는 이 일면에만 내에칭막이 형성되어 있으면 된다. 또한 이하의 설명에서는, 내에칭막이 이온교환처리가 끝난 판형 유리의 양면에 형성되는 것을 전제로 하여 설명한다. 내에칭막으로서는 패터닝공정에서 패터닝 처리에 의해 부분적으로 제거 가능하고, 또한 절단공정에서 이용하는 에칭용액에 대해서는 용융·제거되지 않는 성질을 갖는 것이면 적절히 선택할 수 있다. 이와 같은 내에칭막으로서는 적어도 불산수용액에 대해서 난용성 또는 불용성을 나타내는 레지스트막을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 패터닝공정에서는 레지스트막을 포토마스크를 이용한 노광처리와 현상액에 의한 현상처리에 의해 패터닝 처리하고, 절단공정에서 에칭용액을 이용하여 절단을 행할 수 있다.
-패터닝공정-
패터닝공정에서는 적어도 내에칭막을 패터닝한다. 이에 의해, 이온교환처리가 끝난 판형 유리의 표면 전면을 덮는 내에칭막 중 최종적으로 제작되는 유리기판(10)의 평면방향의 형상에 대응하는 영역 이외의 내에칭막을 제거한다. 내에칭막의 패터닝방법으로서는 대표적으로는 상술한 노광·현상을 조합시켜서 실시하는 포토리소그래피가 이용될 수 있다. 또한 패터닝공정은 양면에 내에칭막이 형성된 이온교환처리가 끝난 판형 유리의 적어도 일면에 대해서 실시하면 되고, 양면에 대해서 실시해도 된다. 또한 후자의 경우에는 절단공정의 실시 후에 도 1에 예시한 바와 같이 단면 형상에는 꼭대기부(42)와 2개의 경사면(44U, 44B)을 갖는 끝면(40A)이 형성된다.
-절단공정-
절단공정에서는 이온교환처리가 끝난 판형 유리의, 패터닝된 내에칭막이 마련된 면을 에칭용액에 접촉시켜서 에칭함으로써, 이온교환처리가 끝난 판형 유리를 소편으로 절단한다. 에칭처리는 통상적으로 판형 유리를 에칭용액에 침지시켜서 행한다. 에칭용액으로서는 적어도 불산을 포함하는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 필요에 따라서 염산 등과 같은 그 외의 산이나, 계면활성제 등의 각종 첨가제가 첨가되어 있어도 된다.
도 9는 본 실시형태의 유리기판 제조방법의 일례를 설명하는 모식단면도이며, 구체적으로는 도 1에 도시하는 유리기판(10A)을 제작하는 경우의 절단공정의 일례를 설명하는 도면이다. 여기서 도 9(A)는 절단공정 실시 전의 상태를 도시하는 도면이며, 다시 말하면, 이온교환처리가 끝난 판형 유리에 형성된 내에칭막이 패터닝 처리된 후의 상태를 도시한 것이다. 또한 도 9(B)는 절단공정 실시 중의 상태를 도시하는 도면이다. 또한 도 9에서는 판형 유리에 형성된 압축응력층에 대한 기재를 생략하고 있다.
도 9(A)에 도시하는 절단공정 실시 전의 상태에서는, 판형 유리(12)의 양면에는 내에칭막(70)(70U, 70B)이 형성되어 있다. 그리고 내에칭막(70)(70U, 70B)에는 패터닝공정에 의해 판형 유리(12)의 표면이 노출되도록 형성된 개구부(72)(72U, 72B)가 마련되어 있다. 또한 판형 유리(12)의 한쪽 면에 마련된 개구부(72U)와 다른 쪽 면에 마련된 개구부(72B)는 판형 유리(12)의 평면방향에서 동일한 위치에 마련되어 있으며, 개구부(72U) 및 개구부(72B)의 폭은 동일하다. 또한 개구부(72)는 도 9에서 지면의 바로 앞쪽에서 안쪽으로 연장되도록 띠형상으로 형성되어 있다.
다음에, 도 9(A)에 도시하는 개구부(72)가 마련된 내에칭막(70)이 붙은 판형 유리(12)를 에칭용액(도 9에서는 도시하지 않음)에 침지한다. 이 경우, 개구부(72) 내로 침입한 에칭한 용액은 개구부(72)의 바닥부로 노출되어 있는 판형 유리(12)만을 선택적으로 에칭한다. 그리고 도 9(B)의 화살표방향으로 도시되는 바와 같이, 개구부(72)의 바닥부측을 시발점으로 하여 판형 유리(12)의 양면으로부터 대략 등방적으로 판형 유리(12)의 에칭이 진행된다. 그렇기 때문에, 절단공정을 거쳐 얻어진 유리기판(10A)은 도 1에 도시한 바와 같은 볼록형을 이루는 곡면으로 이루어지는 끝면(40A)을 갖게 된다. 또한 에칭용액을 이용한 웨트 에칭에서는 에칭면이 평활화되기 때문에, 끝면(40A)의 표면조도(Ra)를 서로 직교하는 2방향에서 용이하게 10㎚ 이하로 할 수 있다. 즉 끝면(40A)을 경면으로 마무리할 수 있다.
-가식층 형성공정-
또한 도 1에 도시하는 유리기판(10A)이 아니라 도 4에 도시하는 가식층(60)이 형성된 유리기판(10B)을 제작하는 경우에는, 이온교환처리공정을 거친 후, 또한 내에칭막 형성공정의 실시 전에, 이온 교환된 판형 유리의 적어도 한쪽 표면에 1층 이상의 가식층(60)을 형성하는 가식층 형성공정을 실시한다. 이 경우, 내에칭막 형성공정에서 가식층(60)의 표면에 내에칭막을 형성한다.
여기서, 패터닝공정에서 내에칭막만을 패터닝하는 경우에는 절단공정에서 내에칭막이 제거된 영역의 가식층(60) 및 판형 유리를 에칭하여 절단을 행한다. 이 경우, 절단공정에서 이용되는 에칭용액의 조성으로서는 내에칭막을 침식하지 않고, 또한 가식층(60) 및 판형 유리의 쌍방을 침식하는 조성이 선택된다.
한편, 패터닝공정에서 내에칭막과 가식층(60)을 동시에 패터닝하는 경우에는 절단공정에서 내에칭막 및 가식층(60)이 제거된 영역의 판형 유리를 에칭하여 절단을 행한다. 이 경우, 절단공정에서 이용되는 에칭용액의 조성으로서는, 내에칭막 및 가식층(60)의 쌍방을 침식하지 않고, 또한 판형 유리를 침식하는 조성이 선택된다.
가식층(60)의 성막방법으로서는, 가식층(60)을 구성하는 재료, 막두께 등에 따라서 공지된 성막방법이 적절히 이용될 수 있으며, 예를 들어 스크린 인쇄 등의 각종 인쇄방법, 디핑법, 스프레이 코트법, 졸겔 코트법, 도금법 등의 공지된 액상성막법이나, 진공증착법, 스퍼터링법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등의 공지된 기상성막법 등이 이용될 수 있다.
이상으로 설명한 본 실시형태의 유리기판 제조방법에서는, 유리기판(10)을 제작하기 위해서 큰 사이즈의 판형 유리(12) 상태에서 이온교환처리공정과, 필요에 따라서 실시되는 가식층 형성공정을 실시한 후에 판형 유리(12)를 소편화하기 위해서 절단공정을 실시한다. 이를 위해서, 판형 유리(12)가 미리 유리기판(10)과 동일한 사이즈로 소편화된 상태에서 이온교환처리와, 필요에 따라서 가식층의 형성을 실시함으로써, 도 2, 도 3에 예시하는 유리기판(200, 210) 또는 이들 유리기판(200, 210)에 가식층(60)이 형성된 유리기판을 제조하는 경우에 비해서 본 실시형태의 유리기판 제조방법은 (1) 생산성·비용면에서 우수하고, 또한 (2) 제작되는 유리기판의 치수 정밀도도 우수하다.
(1) 생산성·비용면에서 우수한 이유로서는, 이온교환처리나 가식층의 형성을 실시하는 경우, 사용하는 판형 유리(12)가 소편화되기 전의 큰 사이즈일 때에 비하여, 사용하는 판형 유리(12)가 소편화된 작은 사이즈일 때에는 다수장의 판형 유리(12)를 핸들링하지 않으면 안 되는 것을 들 수 있다. 예를 들어, 이온교환처리 실시 시에, 용융염 속에 다수장의 소편화된 판형 유리(12)를 침지 처리하는 경우, 용융염 속에서 판형 유리(12)를 보유하는 홀더에 대해서 다수장의 소편화된 판형 유리(12)를 세트하지 않으면 안 된다. 그렇기 때문에, 큰 사이즈의 판형 유리(12)를 이용하는 경우에 비해서 소편화된 판형 유리(12)를 이용하는 경우에는 홀더로 판형 유리(12)를 세트할 때의 작업효율이 상당히 나쁘다.
(2) 또한 제작되는 유리기판의 치수 정밀도가 우수한 이유로서는, 본 실시형태의 유리기판 제조방법에서는 판형 유리(12)의 치수 변화를 수반하는 이온교환처리를 거친 후에 웨트 에칭을 이용한 절단을 실시하는 것을 들 수 있다. 즉, 웨트 에칭이나 스크라이브 절단 등을 이용한 절단처리를 거친 후에 소편화된 판형 유리(12)를 이용하여 이온교환처리를 실시한 경우, 원하는 치수의 유리기판을 얻기 위해서는, 이온교환처리의 실시에 수반되는 치수 변화를 예측한 후에 절단처리를 실시하지 않으면 안 된다. 그러나, 이온교환처리 실시에 수반되어 발생하는 치수 변화의 정도에는 변동이 있다. 그렇기 때문에, 절단처리에서 정밀도 좋게 절단한다고 해도, 얻어지는 유리기판의 치수에는 변동이 생기기 쉽다. 이에 반해서, 본 실시형태의 유리기판 제조방법에서는, 이온교환처리에서 치수 변화가 발생한다고 해도, 그 후에 실시되는 웨트 에칭을 이용한 절단처리에 의해 유리기판(10)의 치수가 결정된다. 그렇기 때문에, 유리기판(10)의 치수를 원하는 값이 되도록 제어하는 것이 상당히 용이하다.
-끝면 연마공정-
또한 본 실시형태의 유리기판 제조방법에서는, 절단공정을 거쳐서 형성된 절단면의 적어도 일부를 연마하는 끝면 연마공정을 더 가지고 있어도 된다. 여기서, 절단면은 예를 들어 도 1, 도 4 등에 예시한 바와 같은 끝면(40A)과 같이, 웨트 에칭에 의해 형성된 볼록형을 이루는 곡면으로 이루어지는 끝면을 의미한다. 이 끝면 연마공정을 실시함으로써, 도 5에 예시한 유리기판(10C)과 같이, 끝면의 적어도 일부의 영역이 연마처리에 의해 형성된 평탄면을 이루는 영역으로 이루어지는 유리기판을 얻을 수 있다. 여기서, 도 4에 도시하는 유리기판(10B)의 끝면(40A)에 대해서 그 꼭대기부(42) 및 그 근방을 연마처리에 의해 제거하여, 도 5에 도시하는 바와 같은 끝면(40B)이 되도록 가공하는 경우, 연마처리에 의한 가식층(60)의 끝면(40B)측의 마멸, 파손 또는 박리를 방지할 수 있다.
[실시예]
이하에 본 발명의 실시예를 들어서 보다 상세하게 설명하나, 본 발명은 이하의 실시예에만 한정되는 것이 아니다.
(실시예1)
다운 드로우법에 의해 제작된 알루미노실리케이트 유리제의 판형 유리(두께 0.5㎜, 가로세로 400㎜×320㎜)를 용융염 속에 침지하고, 양면에 두께가 약 40㎛인 압축응력층(30U, 30B)을 형성했다. 여기서, 판형 유리의 유리 조성은 SiO2를 63.5중량%, Al2O3를 8.2중량%, Li2O를 8.0중량%, Na2O를 10.4중량%, ZrO2를 11.9중량% 포함하는 것이다. 또한 이온교환처리 시에는 용융염으로서 질산 칼륨과 질산 나트륨과의 혼염(혼합비는 중량%로, 질산 칼륨:질산 나트륨=60:40)을 이용하고, 압축응력층(30U, 30B)의 두께가 상기 두께가 되도록 용융염의 온도를 320℃~360℃의 범위 내로 유지한 상태에서 침지시간을 적절히 조정했다.
다음에, 이온교환 처리된 판형 유리의 양면에 롤 코터에 의해 내불산성을 갖는 네거티브형 레지스트막(두께 30㎛)을 형성하고, 나아가 레지스트막을 150℃로 30분간 베이크 처리했다. 다음에, 포토마스크를 이용하여 레지스트막을 노광한 후, 현상액(Na2CO3 용액)을 이용하여 현상하고, 레지스트막의 일부를 제거하여 개구부를 형성하는 패터닝처리를 행했다.
다음에, 패터닝처리된 레지스트막이 형성된 판형 유리를, 불산과 염산을 포함하는 에칭용액 속에 침지하고, 판형 유리를 양면으로부터 웨트 에칭함으로써 절단했다. 그 후에 레지스트막을 유기용매에 의해 용해·제거하고, 나아가 세정을 행함으로써, 도 1에 도시하는 단면구조를 갖는 유리기판(10A)(가로세로 : 90㎜×45㎜)을 얻었다. 얻어진 유리기판(10A)의 끝면(40A)을 SEM(주사형 전자현미경)에 의해 관찰한 결과, 마이크로 크랙이나 스크라이브 절단에 성형된 절단면 또는 연마처리에 의해 형성된 연마면과 같은 특유의 면성상은 전혀 관찰되지 않고, 전면이 극히 평활한 면인 것으로 확인되었다. 또한 끝면(40A)의 경사면(44U)을 AFM(원자간력 현미경)에 의해 측정(콘택 모드, 측정영역 : 5㎛×5㎜)한 결과, 표면 조도(Ra)는 약 2㎚이었다.
(비교예1)
실시예1에서 이용한 판형 유리를 이온교환 처리하지 않고, 실시예1과 동일하게 하여 레지스트막의 형성, 패터닝처리, 웨트 에칭에 의한 절단처리를 순서대로 실시하여, 실시예1에서 제작한 유리기판(10A)과 동일한 사이즈의 판형 유리를 얻었다. 다음에, 이 판형 유리를 모서리부 근방을 제외한 압축응력층의 두께가 실시예1에서 제작한 유리기판(10A)과 거의 동일한 정도가 되도록 실시예1과 대략 동일한 조건으로 이온교환 처리했다. 이에 의해 도 2에 도시하는 단면구조를 갖는 유리기판(200)을 얻었다.
(비교예2)
실시예1에서 이용한 판형 유리를 이온교환 처리하지 않고, 스크라이브 절단하여, 실시예1에서 제작한 유리기판(10A)과 동일한 사이즈의 판형 유리를 얻었다. 다음에, 이 판형 유리를 모서리부 근방을 제외한 압축응력층의 두께가 실시예1에서 제작한 유리기판(10A)과 거의 동일한 정도가 되도록 실시예1과 대략 동일한 조건으로 이온교환 처리했다. 이에 의해 도 3에 도시하는 단면구조를 갖는 유리기판(210)을 얻었다.
<평가>
각 실시예 및 비교예에서 얻어진 유리기판을 이용하여 내충격성 평가와 4개의 모서리부분의 목시평가를 실시했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예1 비교예1 비교예2
내충격성 평가 A B B
4개의 모서리 부분의 목시평가 A C A
또한 표 1에 나타내는 내충격성 평가 및 4개의 모서리 부분의 목시평가의 평가방법 및 평가기준은 이하와 같다.
-내충격성 평가-
30장의 유리기판에 대해서 유리기판의 3면 모서리부분이 바로 아래가 되는 상태에서 높이 10㎝의 위치로부터 경질의 타일이 깔려진 바닥면 상으로 낙하시키는 낙하시험을 행하고, 이때의 유리기판의 파손률을 평가했다. 평가기준은 이하와 같다.
A : 파손률은 5% 이하이다.
B : 파손률은 5%를 초과하고, 20% 이하이다.
C : 파손률은 20%를 초과한다.
-4개의 모서리부분의 목시평가-
커버 유리를 분리한 상태의 휴대전화용 액정 모니터의 표면에 유리기판을 배치하여, 유리기판의 모서리 부분에서의 화상의 외형을, 유리기판의 중앙부분에서의 화상의 외형과 비교하는 목시평가를 행했다. 평가기준은 이하와 같다.
A : 4개의 모서리 부분과 중앙부분에서 외형에 거의 차이가 없다.
B : 중앙부분의 외형에 비해서 4개의 모서리 부분의 외형이 약간 일그러져 보인다.
C : 중앙부분의 외형에 비해서 4개의 모서리 부분의 외형이 현저하게 일그러져 보인다.
10, 10A, 10B, 10C : 유리기판 12 : 판형 유리
20 : 주표면 20U : 표면
20B : 이면 30U, 30B, 32, 34 : 압축응력층
40, 40A, 40B : 끝면 42 : 꼭대기부
44U, 44B, 44U1, 44B1 : 경사면 46 : 끝면
48 : 평탄면(연마면) 50, 50U, 50B, 52U, 52B : 모서리부분
60 : 가식층 70, 70U, 70B : 내에칭막
72, 72U, 72B : 개구부 100 : 터치 패널
102 : 제1 투명도전막 104 : 스페이서
106 : 제2 투명도전막 108 : 수지필름층
108A : 표면 110 : 화상표시장치
112 : 패널 프레임 112S : 측면
114 : 화상표시패널 114A : 화상표시면
120 : 휴대전화 122 : 본체부
124 : 디스플레이부 124A : 화상표시면
126 : 힌지부 200, 210 : 유리기판

Claims (16)

  1. 판형 유리가 그 표면 및 이면의 양면측으로부터 에칭처리되는 것에 따라서 절단된 것에 의해 소정의 평면형상으로 형성되고, 표면과, 이면과 상기 판형유리가 에칭처리된 것에 의해 형성된 끝면을 갖는 유리기판에 있어서,
    상기 표면 및 상기 이면 각각에는, 상기 표면 및 상기 이면에서의 면방향의 중심부와, 상기 표면 및 상기 이면에서의 면방향의 끝부분에서, 층의 두께가 서로 동일해지도록 이온교환법에 의한 압축응력층이 형성되고,
    상기 끝면의 유리기판의 두께방향 중심측의 영역이, 화학적 연마처리에 의해 형성된 평탄면을 이루는 영역이고,
    상기 끝면이, 상기 화학적 연마처리에 의해 형성된 평탄면을 이루는 영역과, 상기 끝면의 유리기판의 두께방향의 표면측 및 이면측에 각각 마련되어, 표면조도 Ra가 10㎚ 이하인 곡면을 이루는 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리기판.
  2. 제1항에 있어서, 표면 또는 이면과, 끝면과, 당해 끝면과 교차하는 다른 끝면과의 3면 사이의 경계부분으로서 형성되는 3면 모서리 부분이, 등방적 에칭에 의하여 형성되어 둥그스럼하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 유리기판
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 끝면이 경면(鏡面)인 것을 특징으로 하는 유리기판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 표면 및 상기 이면으로부터 선택되는 적어도 한쪽의 면에, 1층 이상의 가식층이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 유리기판.
  6. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 디스플레이 패널 보호용 커버 유리, 및 터치 패널로부터 선택되는 적어도 한쪽의 양태로 이용되는 것을 특징으로 하는 유리기판.
  7. 제6항에 있어서, 상기 유리기판은 휴대형 전자기기에 이용되는 것을 특징으로 하는 유리기판.
  8. 삭제
  9. 사각형의 화상표시영역을 갖는 화상표시패널과,
    상기 화상표시패널의 화상표시면측에 마련되고, 또한 상기 화상표시영역의 평면방향의 윤곽형상에 일치하는 평면형상을 갖는, 제1항, 제2항, 제4항, 및 제5항 중 어느 한 항에 기재한 유리기판으로 구성되는 휴대형 전자기기용 커버 유리를 적어도 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대형 전자기기용 화상표시장치.
  10. 화상표시패널과,
    상기 화상표시패널의 화상표시면측에 마련된, 제1항, 제2항, 제4항, 및 제5항 중 어느 한 항에 기재한 유리기판으로 구성되는 휴대형 전자기기용 커버 유리를 적어도 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대형 전자기기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 휴대형 전자기기는 휴대전화인 것을 특징으로 하는 휴대형 전자기기.
  12. 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 판형 유리를, 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 용융염과 접촉시켜서 이온교환 처리하는 이온교환처리공정과,
    이온교환처리가 끝난 상기 판형 유리의 표면 및 이면의 면 상에 내에칭막을 형성하는 내에칭막 형성공정과,
    적어도 상기 내에칭막을 패터닝하는 패터닝공정과,
    이온교환처리가 끝난 상기 판형 유리의, 패터닝된 상기 내에칭막이 마련된 면을 에칭용액에 접촉시켜서 상기 판형 유리의 표면 및 이면으로부터 에칭함으로써, 이온교환처리가 끝난 상기 판형 유리를 소편으로 절단하는 절단공정을 적어도 거쳐서, 끝면이 凸을 형성하는 곡면의 유리기판을 제조하는 유리기판 제조방법.
  13. 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 판형 유리이며, 1종 이상의 알칼리 금속을 포함하는 용융염과 접촉함으로 인한 이온교환처리공정을 거친 상기 판형 유리의 표면 및 이면의 면 상에 내에칭막을 형성하는 내에칭막 형성공정과,
    적어도 상기 내에칭막을 패터닝하는 패터닝공정과,
    이온교환처리가 끝난 상기 판형 유리의, 패터닝된 상기 내에칭막이 마련된 면을 에칭용액에 접촉시켜서 상기 판형 유리의 표면 및 이면으로부터 에칭함으로써, 이온교환처리가 끝난 상기 판형 유리를 소편으로 절단하는 절단공정을 적어도 거쳐서, 끝면이 凸을 형성하는 곡면의 유리기판을 제조하는 유리기판 제조방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 이온교환처리공정을 거친 후, 또한 상기 내에칭막 형성공정의 실시 전에, 이온 교환된 상기 판형 유리의 표면 및 이면 중 적어도 한쪽 면에 1층 이상의 가식층을 형성하는 가식층 형성공정이 실시되는 것을 특징으로 하는 유리기판 제조방법.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 절단공정을 거쳐서 형성된 절단면의 적어도 일부를 연마하는 끝면 연마공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 유리기판 제조방법.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 유리기판이 휴대형 전자기기용 커버유리로 이용되는 것을 특징으로 하는 유리기판의 제조방법
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